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由于舰船目标运动的复杂性,海面舰船目标的高分辨逆合成孔径雷达(ISAR)成像相关技术一直是国内外的研究热点。舰船目标的回波信号具有非平稳性,其多普勒频率具有时变性,此时传统的距离-多普勒成像算法无法获得清晰的ISAR图像,需采用距离-瞬时多普勒算法进行成像。本文基于舰船目标的运动特性,通过建立非平稳的信号模型来近似描述海面舰船目标散射点回波的多普勒频率变化,研究在不同海情下对舰船目标进行高质量的ISAR瞬时成像,主要工作如下:1.介绍ISAR成像原理和运动补偿技术,分析目标运动对于成像回波信号的影响,选择了有效的包络对齐和相位补偿方法来对ISAR成像进行进一步处理,仿真结果表明运动补偿技术能有效地抑制由目标运动引起的图像散焦从而改善图像质量。2.分析了舰船目标的运动特点,即可以将舰船目标散射点的运动看成其围绕着舰船质心的三维转动和舰船相对于雷达的航行平动运动的合成,建立了舰船的运动回波模型,通过此模型得到舰船目标的仿真回波数据。介绍了距离-瞬时多普勒算法(RID)的成像原理,对仿真回波数据,分别运用了距离多普勒算法和RID算法进行成像。成像结果表明,RID算法成像效果更好,且可获得目标不同时刻的姿态,而且在一定条件下,三维转动是舰船目标成像的主要来源。3.针对低海情下的舰船ISAR成像问题,将舰船回波构造成多分量线性调频信号(LFM)模型,采用基于双线性时频分布的RID算法对舰船目标成像,着重研究了各种双线性时频分布及其在ISAR舰船成像中的应用。然后通过仿真成像结果对比几种时频分布方法成像效果,得出重排Cohen类方法具有较好的时频聚集性且能有效抑制交叉项干扰,在低海情下对于舰船ISAR瞬时成像效果最好。4.针对高海情下的舰船ISAR成像问题,将舰船回波构造成多分量立方相位信号(CPS)模型,通过应用RID参数化技术来估计每个距离单元中被建模为CPS信号的参数从而生成聚焦良好的瞬时ISAR图像。首先介绍并实现了乘积型高阶相位匹配变换(PHMT)参数估计方法,而后针对其缺点对PHMT算法进行了一定程度上的改进,用来抑制交叉项和放大信号的自相关项,从而提高参数估计的准确性。其后又介绍了一种实时性较高的参数估计方法。仿真结果证明了高海情下基于CPS模型参数估计方法的RID成像算法的有效性,也表明了改进的PHMT算法提高了ISAR成像的图像对比度,证明了改进的有效性。